纳米复合ZnO-TiO2晶体的制备及其光电催化性能研究

采用溶胶-凝胶法制备了纳米复合半导体ZnO-TiO2薄膜,并进行了结构和光电催化性能的测试.TiO2薄膜对五氯酚溶液的光电催化降解结果表明当输入正向偏压后,其光催化性能有较大提高.由于ZnO的掺入,半导体薄膜电极的光吸收能力增强;同时,Zn2+可能作为光生载流子的浅俘获中心,导致表面界面电荷转移加速,从而延长光生电子/空穴对的寿命并抑制其复合,有效地提高了TiO2薄膜光电催化活性.     

高级氧化法测定化学需氧量的原理及应用

化学需氧量(COD)是衡量水体有机污染程度的首选指标,COD值越高,水体污染越严重.目前,COD测定方法常采用传统的国标法,但该方法存在耗时长、操作繁琐以及高毒性化学试剂导致的二次污染等问题,因此在实际应用中受到一定限制.近年来,测定COD的高级氧化法由于抛弃了传统的铬盐氧化剂,以氧化活性极强的·OH自由基为氧化剂,实现了有机污染物的彻底氧化,从而达到COD检测的目的.测定COD的高级氧化法主要包括:臭氧氧化、电化学氧化、光催化氧化以及光电催化氧化法,本文主要介绍了这些高级氧化法测定COD的原理和近些年的应用发展,并分析了各种测定方法的利弊.其中,电化学氧化以及光电催化法可直接以反应过程中引起的电学参数为分析信号来量化COD值,具有环保、快速、易于实现自动化和在线分析监测的优点,是目前最具前景的测定方法,也是今后COD检测研究的方向和热点.     

光电催化氧化法降解藻毒素MCLR

使用DSA阳极,对光电催化氧化降解藻毒素MCLR的效能及其影响因素进行了研究。结果表明,电极表面的TiO2在光催化氧化降解MCLR的过程中发挥了明显的光催化作用。在光降解、电催化氧化、光催化氧化和光电催化氧化4个过程中,光电催化氧化对MCLR和TOC的去除率最高,分别可达100%和13%,并且光电催化氧化的去除率大于光催化氧化和电催化氧化之和,表明后两者的耦合过程产生了一定的协同作用。辐照光源和电流密度存在最佳匹配条件,分别为UVC辐照、电流密度10 mA/cm2和UVA辐照、电流密度1.0 mA/cm2,此条件下光电协同作用最显著。在光电催化氧化过程中,随极板间距增大而出现的去除率下降取决于电催化过程,而不是光催化过程;光电催化氧化MCLR的去除率随其初始浓度增加而减小。     

溶胶-凝胶法制备TiO_2膜电极的研究进展

溶胶-凝胶法是制备纳米薄膜材料的常用方法之一,该方法制备的膜层均匀致密、性能稳定,化学成分准确、易于掺杂、灵活度高,因而应用非常广泛。将TiO2固定在导电基底上既能解决TiO2的回收分离问题,又能通过外加偏压提高光生电子与空穴的分离效率。详细介绍了溶胶-凝胶法制备TiO2膜电极的工艺过程和影响因素,综述了该方法制备TiO2膜电极和掺杂TiO2膜电极的研究进展及其应用,探讨了该方法的改进手段,并对其将来的发展进行了展望。     

微生物燃料电池驱动的光电催化降解甲基橙

实验制备出了具有光催化性能的Cu2O纳米线电极,对比研究了Cu2O电极在光催化、微生物燃料电池驱动的电催化和微生物燃料电池驱动的光电催化反应过程中对甲基橙溶液的降解效果的影响。实验结果表明,微生物燃料电池驱动的光电催化反应对甲基橙的降解效果最好,当溶液p H为3、外加偏压为0.7 V、反应时间为40 min时,对甲基橙的降解率可以达到83%。实验首次利用微生物燃料电池作为外界驱动电压光电协同降解了甲基橙,证明在微生物燃料电池产生的较低电压也可以对光电极催化降解污染物的效率有提升。     

光电催化氧化处理反渗透浓水

采用光电催化氧化技术对天津市某石化企业反渗透单元浓水进行处理。经光催化、电化学及光电催化氧化处理后浓缩液出水的COD、氨氮及色度去除率进行了对比研究。详细探讨了不同电流密度、反应时间及紫外灯功率对COD、氨氮及色度去除效果的影响。结果表明,在电流密度为2.0 mA/cm2,紫外灯光强度为30μW/cm2的条件下,处理150min后,COD的去除率为92.06%,氨氮浓度从44.61 mg/L下降至2.84 mg/L,色度去除率达到100%。对光电催化氧化法处理不同时间的出水进行了三维荧光光谱及凝胶色谱分析。结果表明,光电催化氧化法可将反渗透浓水中大部分大分子有机物结构破坏,使其分解成小分子有机物。     

TiO_2纳米管阵列的改性及其光电催化性能的研究进展

阐述了目前国内外对TiO2纳米管阵列改性的方法,分析了各种改性方法存在的优点和缺陷。系统归纳了TiO2纳米管阵列光电催化性能的影响因素,包括TiO2纳米管阵列的形貌、晶型结构、外加偏电压、光源与辐照度、溶液p H、待降解物质量浓度、TiO2纳米管阵列电极面积等。指出了目前存在的问题及今后的研究方向。     

K2S2O8强化g-C3N4薄膜电极光电催化降解Cu(CN)32-并同步回收Cu

采用高温液相生长法制得g-C_3N_4薄膜电极并作为光阳极,以石墨毡作为阴极,建立了光电催化系统.通过对比光电催化体系、K_2S_2O_8体系以及外加K_2S_2O_8到光电催化体系,发现在光电催化系统下外加K_2S_2O_8可以有效地提高光电催化降解Cu(CN)_3~(2-)的效率,并实现了Cu在阴极上的有效回收.探究了K_2S_2O_8投加量对CN-降解率和Cu回收率的影响,发现当K_2S_2O_8浓度为1 mmol·L~(-1),偏压为1.0 V时,CN-的去除率和Cu回收率分别达到86.23%和82.11%.通过SEM、EDS和XPS分析阴阳极表面形貌,发现部分Cu+被氧化以CuO的形式存在于沉淀和阳极表面,大部分铜离子通过电化学还原作用以单质铜的形式沉积于阴极表面,铜离子有效地从体系中去除.电子顺磁共振及淬灭实验分析表明,CN-的氧化去除是硫酸根自由基(SO·-4)氧化和非自由基氧化共同作用.     

BiVO4/rGO涂膜电极光电催化测定水样中的COD

准确、及时且环境友好地检测水体的化学需氧量(COD)已成为环境监测领域的重要研究课题。采用溶液燃烧法和旋转涂膜法制备了一种可见光响应型BiVO₄/rGO涂膜电极用于COD测定,并考察了该电极用于COD检测的光电化学性能。利用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积分析(BET)探究复合电极结构,表明基底完全被BiVO₄/rGO覆盖。采用循环伏安法(CV)、光电流-时间法(I-t)测试其光电性能,确定最佳制备条件为：煅烧温度为500℃、掺杂rGO为5 mL、涂膜厚度为4层。通过考察其测试参数得出,在工作电压为1.0 V、支持电解质为0.1 mol/L Na₂SO₄、光照强度为400μW/cm²、pH为6～8可得到稳定可靠的测试结果。利用BiVO₄/rGO涂膜电极测定有机物溶液COD的测定范围为12.18～719.8 mg/L,转移净电荷量(Q_net)和理论COD间呈良好的线性关系。用于实际水样COD测定时,在60 s内...     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.